化学自习室移动版

例题、二氧化硅是立体的网状结构，其晶体模型如图所示，请认真观察该晶体模型后回答以下问题：

(1)二氧化硅晶体中最小环为12元环。

(2)每个硅原子为12个最小环共有；每一个最小环中有6个硅原子，6个氧原子。

(3)每个最小环平均拥有1/2个硅原子，1个氧原子。

解答：

(1)SiO₂晶体中Si原子的排列方式和金刚石晶体中碳原子的排列方式是相同的。在金刚石晶体中，每个最小环上有6个碳原子，因此SiO₂晶体中每个最小环上有6个Si原子，另外六边形的每条边上都夹入了一个氧原子，所以最小环为12元环。

(2)如图可以看出，每个硅原子周围有四条边，而每条边又被6个环所共有，同时由于每个环上有两条边是同一个硅原子周围的，因此还要除以2以剔除重复。所以最终计算式为(4×6)/2=12

(3)由于每个硅原子被12个环共有，因此每个环只占有该硅原子的1/12，又因为每个最小环上有6个硅原子，所以每个最小环平均拥有的硅原子数为：6×(1/12)=0.5个。又因为SiO₂晶体是由硅原子和氧原子按1:2的比例所组成，因此氧原子的数目为0.5×2=1个。

(4)1molSiO₂中含有多少Si－O键？

图最中间的那个Si原子，与之相连的有4个O原子。事实上，并不是全部属于这1个Si原子的，而是与另外一个共有的。所以，你把这4个O原子假设都劈成一半，那么，这就是一个最小意义上的结构了。也就是，一个Si原子和4个的半个O原子，可以数一下有4根。将这个重复单元乘一下Na，就是1mol SiO₂，含有4mol 的Si－O键

请关注以下小结：

【关于二氧化硅】

(1)为正四面体型结构

(2)每个硅连４个氧原子，每个氧原子连２个硅原子，化学式为：SiO₂

(3)最小环为１２元环，其中有＿＿6＿个Si原子6＿＿个O原子

(4)一个硅原子被１２个环共有一个氧原子被　6个环共有

(5)硅原子与Si－O键数比是1:4；每摩尔二氧化硅含Si－O键4摩尔

【关于金刚石】

(1)与 4个碳相连，呈空间正四面体形；

(2)６个碳原子形成一个环；

(3)一个碳被１２个环共有；

(4)碳原子与键数比是( 1:2 )；即每摩尔(12克)金刚石含C－C键 2摩尔

【关于石墨的晶体】每个碳原子与三个碳原子以共价键形成平面正六边形，无限延伸。。。，而层与层间有自由电子，层之间作用力为范德华力。层之间能滑动。

(1)最小环有6个C原子

(2)每个C原子为3个环共有；平均每个环有2个C原子

(3)C原子和C－C键之比为2：3

【关于C₆₀分子】

例题、1996年诺贝尔化学奖授予对发现C₆₀有重大贡献的三位科学家。

C₆₀分子是形如球状的多面体(如图8－25)，该结构的建立基于以下考虑：

①C₆₀分子中每个碳原子只跟相邻的３个原子形成化学键；

②C₆₀分子中只有五边形和六边形；

③多面体的顶点数、面数和棱边数的关系，遵循欧拉定理：顶点数＋面数－棱边数＝２。

据上所述，可推知C₆₀分子有12个五边形和20个六边形，C₆₀分子所含的双键数为30。请回答下列问题：

(1)固体C₆₀与金刚石相比较，熔点较高者应是，理由是．

(2)试估计C₆₀与F₂在一定条件下，能否发生反应生成C₆₀f⁶0(填“可能”或“不可能”)，并简述其理由。

(3)通过计算确定C₆₀分子所含单键数。C₆₀分子所含单键数为．

(4)C₇₀分子也已制得，它的分子结构模型可以与C₆₀同样考虑而推知。通过计算确定C₇₀分子中五边形和六边形数目。C₇₀分子所含五边形数为，六边形数为．(MCe₉₇·36)